近50年滨海新区风暴潮及强增水个例分析

滨海新区位于渤海湾湾顶,是风暴潮灾害的多发区和严重区,每次风暴潮发生都会造成巨大的经济损失。滨海新区一年12个月均有风暴潮发生,灾害多发生在盛夏台风活跃期和春、秋过度季节。文章统计了1956年至2005年50年间的风暴潮及强增水资料,按天气形势进行分型,统计了各型风暴潮发生的规律和特征,发现冷锋型是影响滨海新区风暴潮及强增水天气的主要天气系统。

天津滨海新区秋冬季大气污染特征分析

为了解天津滨海新区大气污染物浓度水平和污染来源,2009年9月1日～2010年2月28日对NOx、CO、SO2、O3、PM2.5、PM10进行了连续在线观测,并同步观测了气象要素.结果表明,秋冬季上述污染物最高日均值(秋冬平均值±标准差,O3为日小时均值最大值)分别达到300.7(65.4±52.9)×10-9、7.278(1.324±1.169)×10-6、53(13±12)×10-9、95(28±21)×10-9(体积分数)和287.4(62.3±53.6)μg/m3、1421.4(161.9±136)μg/m3.NOx和SO2秋季低于冬季,O3和PM10反之.CO和PM10相对国家二级标准超标率为2%和38%,PM2.5相对WHO标准(75μg/m3)超标率为31%.季节统计日变化显示CO和NOx为早晚双峰型,SO2为中午的单峰型,O3为午后单峰型,且秋季日变化振幅远大于冬季,PM10为早晚双峰型,但冬季比秋季晚出峰2～3h.除冬季PM10,大气污染物浓度49%～74%的逐日变化由气象要素影响.滨海新区大气污染受局地排放和外源输送共同影响,西南方向气流易造成污染物积累,其次是东北方向,而东和东南气流最有利于污染物扩散;各污染物具体表现为NOx主要受局地源控制;SO2主要受外来输送影响;CO和PM2.5同时受本地源和外来源的共同影响;PM10秋季表现为本地源污染,而冬季为本地源和外来源的共同影响.

一次局地暴雨过程的湿位涡诊断分析

利用绝热、无摩擦大气湿位涡守恒理论和常规的地面观测资料、NCEP再分析资料(水平分辨率1°×1°),对河北省东北部2008年6月25日的局地暴雨过程的湿位涡场进行了诊断和分析。结果表明,MPV1"正负值区垂直叠加"的配置提供了暴雨发生、发展的有利形势;湿位涡在这次暴雨过程前期850hPa上MPV1<0及MPV2>0的演变,综合反映了暴雨区对流不稳定和斜压不稳定的增强;暴雨区位于对流层低层MPV1零线附近、MPV2过渡带的等值线密集区内;

一次罕见强对流天气过程的成因分析

文章利用常规观测资料，地面加密观测资料、NCEP再分析资料和多普勒雷达资料，对2008年6月25日发生在河北省东北部的罕见强对流天气过程进行了成因分析。结果表明，飑线是此次过程的主要影响系统。暴雨的发生发展与湿位涡的时空演变有很好的对应关系，湿位涡正压项（MPV1）“正负值区垂直迭加”的配置是暴雨发生发展的有利形势，暴雨区发生在850hPa湿位涡正压项的零线附近。多普勒雷达产品分析显示。多普勒雷达是做好强对流天气短时临近预报的最重要工具。

两次气旋影响风暴潮过程的天气学特征分析

滨海新区风暴潮灾害日益频繁,在统计历史风暴潮及强增水个例的过程中发现了一些规律。主要结论:两次过程在发生风暴潮最高潮位之前的一个天文低潮位时增水出现激增的现象。两次过程高空形势都是一槽两脊。地面形势为江淮地区锋生形成闭合气旋。两次过程气旋移动路径非常相似,均由江苏境内北上,沿山东沿海向东北登陆朝鲜半岛。两次过程增水的激增也都与气旋北移有密切关系。塘沽站与成山头站海平面气压差与增水有较好的相关性。

湿位涡分析在河北东北部暴雨预报中的应用

应用湿位涡理论,对2008年6月25日发生在河北省东北部的1次局地暴雨天气进行了诊断分析。结果表明,暴雨产生在θse线陡立密集区附近,θse线陡立密集区附近对流稳定度较小,有利于湿斜压涡度发展,MPV1"高层正值区低层负值区垂直迭加"的配置是暴雨发生、发展的有利形势,暴雨区位于850hPa上MPV1零线附近,湿位涡在850hPa上具有MPV1<0,MPV2>0的特征,在夏季可以作为河北省北部预报暴雨的一个有效辅助工具。

一次飑线过程的多普勒雷达资料分析

利用承德多普勒雷达的反射率因子、径向速度、垂直积分液态含水量(VIL)等产品,结合环流形势和自动站资料,对2008年6月25日发生在承德境内的一次飑线天气过程进行了分析,初步探讨了承德地区飑线天气过程的多普勒雷达回波演变特征,分析结果表明:大风位于弓形飑线回波的凸起部位。负速度中心值逐渐增大到>27m/s且逐渐靠近雷达,预示大风天气的出现。VIL值的剧减、跃增和持续高的ET与大风、冰雹等强对流天气有一定的对应关系。对利用多普勒天气雷达识别和预报强对流灾害性天气提供参考。

河北承德一次飑线过程的多普勒雷达资料分析

利用河北省承德多普勒雷达的反射率因子、径向速度、垂直积分液态含水量(VIL)等产品,结合环流形势和自动站资料,对2008年6月25日发生在承德市境内的一次飑线天气过程进行了分析,初步探讨了飑线天气过程的多普勒雷达回波演变特征。分析结果表明:大风位于弓形飑线回波的凸起部位。负速度中心值逐渐增大到>27 m/s且逐渐靠近雷达,预示大风天气的出现。VIL值的剧减、跃增和持续高的ET与大风、冰雹等强对流天气有一定的对应关系。

2014—2016年数值降水预报在天津的检验评估

对2014—2016年中国国家气象中心T639数值预报、日本细网格数值预报、欧洲中心细网格(EC-thin)数值预报以及天津市乡镇指导预报产品中在天津地区降水预报分别进行检验。结果表明:所有模式降水的晴雨预报准确率均随预报时效的延长而下降。降水预报准确率在秋冬春季的预报效果明显好于夏季。EC-thin产品在冬季降水的预报中优势更为明显,而指导预报及T639对5月、6月及9月天津地区局地降水多发期的降水更有指示意义。针对2014—2016年天津地区的23个暴雨日按影响系统分型并统计检验结果,暴雨日降水预报晴雨成绩较好有参考价值,而降水分级检验偏差较大。相对于局地性暴雨过程,区域性的暴雨过程数值预报有更为可靠的参考性。

2018年华北寒潮天气的强降温及大风分析

利用常规天气观测资料、NCEP再分析资料(水平分辨率1°×1°),对2018年初的华北大范围寒潮天气的强降温和大风进行了物理量诊断和湿位涡分析。结果表明:①寒潮发生的天气形势是横槽下摆引导冷空气南下,高空500 hPa冷中心达到-52℃。850 hPa的温度平流达到-60×10^-5℃/s,远超历史阈值。②华北地区处于高低压中间,海平面气压梯度达到26 hPa/10个经纬距。在梯度风和变压风的共同作用下,造成了大范围的大风天气。③可以利用湿位涡来分析寒潮的强降温和大风。MPV1正值区标志着有稳定的干冷气团影响,可以指示冷空气及其移动的路径。MPV2带状的负值区走向大致与地面冷锋一致,位置近似相同。当MPV2绝对值增大,大气斜压性加强,标志大风天气的产生。MPV1与MPV2值的跃增可以预示冷空气将产生影响,其提前量有3~6 h。

天津地区三次低涡暴雨过程的诊断分析

利用地面实况资料及NCEP再分析资料(1°×1°),选取2016年、2010年及2011年发生在天津市的3次强降水天气过程,分析其天气形势及水汽条件,并应用湿位涡理论对3次暴雨天气进行了诊断分析。分析结果表明:3次暴雨过程均发生在典型的东高西低的环流形势下,低空低涡是主要的影响系统之一。低涡的动力结构及水汽条件的差异对应不同的降水强度。正涡度区强度越强、维持时间越长,降水强度越大。2016年过程水汽通量散度明显强于另两次过程的,与其降水强度相匹配。湿位涡的时空演变可以很好地描述天津地区暴雨的发生发展。天津上空MPV 1负值区标志着不稳定能量的急剧增加,MPV 1负值区出现在降水发生前3 h至6 h,提前预示了天津地区暴雨天气的发生。MPV 1正值区对应强降水的区域。过程降水前MPV 2绝对值的激增,表明大气的斜压性增强,有利于气旋性涡度发展。MPV 2绝对值的激增基本同步于降水的发生。

天津沿岸冷锋型温带风暴潮的客观分型研究

选取1956-2016年共126例天津沿岸风暴潮个例,基于统计资料研究其发生规律,并按照天气形势将之分类。冷锋型温带风暴潮个例占据全部风暴潮个例的60%以上,其平均每年发生1.28次,2013-2016年有明显增多的趋势。利用Lamb-Jenkinson(L-J)客观分型方法,对2003-2016年的冷锋型温带风暴潮个例进行客观分型,并计算5个环流指数。分型结果表明:除有1例无法归类外,其余均可进行客观分类。在全部分型的27类环流类型中,冷锋型温带风暴潮个例的环流主要集中在12类之中。其中反气旋混合偏东气流型、反气旋混合东北气流型、偏东气流型均发生较多次数,共占据了总数的58.8%。此3类出现次数多,产生的增水大,可认为冷锋型温带风暴潮个例依据客观分型再次细分为此3种主要类型。3种主要的客观环流类型80%集中出现在秋、冬季节。利用典型过程的海平面气压场进行对比分析,其客观分型结果可以对影响渤海的冷锋走向和冷高压中心位置进行区分。环流指数的强弱粗略的表示了风暴潮过程的强弱。客观环流类型和环流指数,可以为风暴潮个例对比分析提供客观依据。

河北东北部暴雪天气过程的湿位涡分析

应用湿位涡理论,对发生在河北东北部的两场罕见暴雪过程进行了诊断分析。结果表明,暴雪产生在θse陡立密集区附近,θse面的陡立易导致湿斜压涡度的发展,有利于上升运动的显著增强,使降水加剧;降雪天气过程中的MPV1基本为正值,且纯降雪过程的MPV1值大于雨夹雪的MPV1值;MPV2全为负值,密集的极值带状分布与降水带吻合。暴雪天气过程中MPV1明显比MPV2大;对流层高层高值湿位涡下传,有利于位势不稳定能量的储存和释放,使降水增幅。

河北冬季降水异常特征及其与环流和海温异常的关系

利用河北省及周边73个台站1961—2009年冬季降水资料、NCEP／NCAR再分析资料、NOAA太平洋海温等资料，应用奇异谱分解（SVD）等多种统计方法研究了河北冬季降水异常特征及其与环流和太平洋海表温度异常（SSTA）的关系。结果表明：河北冬季降水有一定的年代际变化和周期性，从10a以下尺度看，冬季降水存在8～10和2～3a的变化周期；冬季东亚地区500hPa高度场从低纬到中高纬呈正、负、正的东亚一太平洋（EAP）遥相关型时，河北降水偏多，最明显的区域主要位于沧州和承德的东部；当北太平洋海温场为PDO正位相，赤道中太平洋SSTA为E1Nino型时，河北省冬季多雨，邢台、邯郸及沧州一带表现更明显。

河北省旱涝的变化特征及其相关的海气异常型分析

利用河北省及邻近区域73个气象站1961—2009年逐年降水资料,同期NCEP/NCAR再分析资料,NOAA太平洋海温等资料,分析了河北省干旱的时空变化特征,并应用奇异值分解、合成分析等方法,研究了河北省典型旱涝年份与同期太平洋海温场和环流场的异常特征.结果表明:河北省旱涝异常的空间型分布主要有2种,这些空间型的时间变化除了具有明显的年际变化外,还存在显著的年代际变化.SVD(奇异值分解)分析揭示的河北省旱涝和海气异常的关系表明,当赤道东太平洋年平均海温异常偏低,北太平洋海盆中部年平均海温异常偏高的年份,河北省大部分地区容易偏涝,反之,易干旱.典型干旱年,500hPa平均高度场上贝加尔湖西南部以及极地500 hPa年平均高度场为正异常,阿留申地区南部为负异常;亚洲中高纬地区环流从西到东呈现-+-的环流异常纬向分布.而典型雨涝年500 hPa平均高度场上贝加尔湖西南部以及极地500hPa年平均高度场为负异常,阿留申地区南部为正异常;亚洲中高纬地区环流从西到东呈现-+的环流异常纬向分布.

河北承德地区一次暴雨过程数值模拟和诊断分析

利用逐小时自动站资料、TBB资料、多普勒雷达资料和NCEP 1°×1°再分析资料对2011年7月24—25日河北承德地区一次暴雨天气过程进行分析,并利用高分辨率中尺度数值模式WRF对此次暴雨过程进行了数值模拟。结果表明:此次河北承德地区暴雨天气过程地面自动站风场存在辐合中心,中尺度对流云团云顶TBB<-60℃。雷达回波中心强度≥50 d Bz的红色线状强回波镶嵌在较强的片状回波中,并长时间随着回波主体移动;暖平流与风场辐合迭加的速度场配置及高低空急流的存在,是河北承德地区此次大暴雨产生的主要原因。WRF模式模拟了此次承德地区降水的水汽通量散度分布,低层水汽强烈辐合和聚集,为暴雨的产生提供了充沛的水汽;高层辐散大于低层辐合,抽吸作用使垂直运动发展,大量水汽从低层向高层输送,促进强降雨的形成和维持。

河北北部一次区域性暴雪过程的湿位涡分析

应用湿位涡理论及NCEP再分析资料(水平分辨率1°×1°),对2007年3月3—4日河北省北部出现的罕见区域性暴雪过程进行诊断分析。结果表明:500 hPa西来槽和地面气旋是造成大范围暴雪的主要天气系统。暴雪发生在700 hPa湿位涡正压项MPV1正值区和湿位涡斜压项MPV2负值区中。由于等θse线变得陡立密集,大气对流不稳定能量释放,MPV2绝对值增大,大气湿斜压性增强,导致下滑倾斜涡度发展,是形成此次暴雪的重要原因。湿位涡对暴雪预报有着很好的指示作用。

微波辐射计资料模拟探空曲线在一次局地暴雨过程中的应用

应用常规的地面观测资料、NCEP再分析资料(水平分辨率1°×1°)、微波辐射计资料及风廓线仪资料,对2015年6月1日发生在天津地区的一次局地暴雨过程的温湿场特征进行了诊断和分析。结果表明,高空冷涡及地面低压是此次过程的主要影响系统,同时地面低压的加强进一步促进了上升运动的发展。本次过程的湿度条件不好,相对湿度甚至不足50%,但动力及热力条件较好。降水前期天津地区CAPE值大于1800J/kg、K指数大于22℃,有利于强对流天气的发生。利用天津本地的微波辐射计和风廓线仪所提供的,时间尺度加密的温、湿廓线资料,可以更好地解释强对流天气的发生。

河北夏季降水异常的变化及其与环流和海温异常的可能联系

利用河北省及周边73个台站1961—2010年夏季降水资料、NCEP/NCAR再分析资料、NOAA太平洋海温资料,应用SVD等多种统计方法探讨了河北夏季降水异常变化及其与环流和同期及前期太平洋海表温度异常(SSTA)的可能联系.研究结果表明:河北省夏季降水异常存在全省一致和东北—西南相反两种模态;夏季欧亚地区500hPa高度场表现为从西到东的负、正、负、正的遥相关型时,河北降水偏多,最明显的区域主要位于河北省的东部;夏季东北部多雨、其他地区(保定、邢台和衡水)干旱与北太平洋SSTA的PDO正位相、赤道中东太平洋SSTA的El Nio位相具有较好的耦合关系;最大协方差分析(MCA)的诊断显示,前期冬季北太平洋SSTA类似PDO正位相且赤道中东太平洋SSTA出现El Nio型态,对河北省夏季多雨(尤其是东北部地区)的预测具有较好的指示意义.夏季850hPa上在我国东部地区表现出明显的偏北(南)风距平,不(有)利于南方暖湿水汽向北的输送,是造成河北夏季降水异常少(多)的主要因素.

承德市两次局地性短时暴雨过程的中尺度特征对比分析

2014年6月17日和7月15日,同样在冷涡系统影响下,河北省承德市区先后出现了两次局地性短时暴雨天气过程(小时雨强分别为39.6和66.1 mm·h^(-1),最大10 min雨强分别为15和18 mm)。本文利用常规观测资料、5~10 min加密自动站资料、多普勒雷达数据、卫星云图数据以及NCEP再分析资料,对这两次短时暴雨过程的中尺度特征进行对比分析。结果表明:分钟级降水观测显示,"6·17暴雨"过程10 min雨量随时间表现为持续时间分别约为半小时的双峰型分布;"7·15暴雨"过程降水呈单峰型,持续时间不足1 h;两场局地暴雨是在高空冷涡环流背景下产生的,其触发系统均为地面中尺度辐合中心(辐合线),降水峰值与东南风或风速增大相关联,6 m·s^(-1)的东南风有利于强降水的维持。卫星资料显示,"6·17暴雨"过程直接影响系统为β中尺度对流系统,强降水与TBB低值区对应,"7·15暴雨"强降水对流系统则表现为γ中尺度,与TBB大梯度区对应。"6·17暴雨"过程对应水平尺度近20 km,生命史约半小时,回波强度达65 dBz对流单体回波的合并增强。"7·15暴雨"过程则表现为多个水平尺度不足5 km,生命史不到1 h,回波强度达55 dBz的对流单体回波依次经过承德市区,因"列车效应"造成。两次降水过程中逆风区的出现时间都与强降水时段有很好的配合,且逆风区的持续时间越长,产生的降水强度也越大。